吕宋海峡附近中尺度涡特征的统计分析

采用1993年1月到2008年12月16a融合海面高度距平数据,追踪吕宋海峡附近海域(18°～23°N,116°～126°E)中尺度涡的移动轨迹,结果表明:时间分辨率为7d的卫星高度计资料难以观测到中尺度涡从西北太平洋通过吕宋海峡传进南海的过程,但对1994年吕宋海峡中部观测到的一个气旋涡及其附近中尺度涡的运动轨迹进行分析可见,西北太平洋海面高度变化会与吕宋海峡内部海面高度耦合后向南海传播。海面高度距平数据的时间-经度图表明,西北太平洋海面高度变化信号在西传至吕宋海峡附近(121°～122°E)时出现信号不连续。对21°N,116°～140°E断面的海面高度距平数据按周期分别为1～3月、3～6月、330～390d(年信号)进行分段带通滤波,发现不同周期的西北太平洋信号穿过吕宋海峡传入南海受到的阻隔作用、向西传播的速度以及它们所受的强迫机制均不同。     

Evolution of the Kuroshio Tropical Water from the Luzon Strait to the east of Taiwan

This study examines the evolution of the Kuroshio Tropical Water (KTW) from the Luzon Strait to the I-Lan Ridge northeast of Taiwan. Historical conductivity temperature depth (CTD) profiles are analyzed using a method based on the calculation of the root mean square (rms) difference of the salinity along isopycnals. In combination with analysis of the distribution of the salinity maximum, this method enables water masses in the Kuroshio and the vicinity, to be tracked and distinguished as well as the detection of the areas where water masses are modified. Vertical and horizontal eddy diffusivities are then calculated from hydrographic and current velocity data to elucidate the dynamics underlying the KTW interactions with the surrounding water masses. Changes in KTW properties mainly occur in the southern half of the Luzon Strait, while moderate variations are observed east of Taiwan on the right flank of the Kuroshio. In spite of a front dividing the KTW from the South China Sea Tropical Water (SCSTW) on Kuroshio׳s western side, mixing between these two water masses seemingly occurs in the Luzon Strait. These water masses׳ interaction is not evident east of Taiwan. The estimation of eddy diffusivities yields high horizontal diffusivities (K_h~10² m² s⁻¹) all along the Kuroshio path, due to the high current shear along the Kuroshio׳s flanks. The vertical diffusivity approaches 10⁻³ m² s⁻¹, with the highest values in the southern Luzon Strait. Instabilities generated when the Kuroshio encounters the rough topography of this region may enhance both vertical and horizontal diffusivities there.     

Numerical study on interaction between eddies and the Kuroshio Current east of Taiwan,China

We investigated the interaction between mesoscale eddies and the Kuroshio Current east of Taiwan, China, using a fine-resolution regional general circulation mo...     

台湾岛以东黑潮热输运的季节及年际变化特征

黑潮热输运对我国沿海区域气候变化及海洋生态环境具有重要影响。基于JCOPE2(Japan Coastal OceanPredictabilityExperiment2)模式1993—2016年的高分辨率数值模拟结果,计算了通过台湾岛以东24°N KET(Kuroshio East of Taiwan Island)断面的黑潮热输运,分析了其季节及年际变化特征,结合ONI指数(Oceanic Nino Index)探讨了其与ENSO(厄尔尼诺-南方涛动)事件的关系。研究结果表明, KET断面黑潮热输运具有显著的季节变化,春夏季较大,秋冬季偏小;年均值为1.98 PW(1 PW=10¹⁵ W),标准差为0.18 PW,热输运强年为1996—1997年和2015年,热输运弱年为2000年, 2002年和2013年。超强ENSO过程对黑潮热输运有显著影响。受超强厄尔尼诺事件影响,台湾岛以东黑潮热输运明显增加,热输运极大值超前ONI指数极大值约5～10个月。利用方差分析得到流速方差项对KET断面黑潮热输运总时域方差贡献最大,解释了热输运总方差最大值的77%,其次是温度与流速...     

台湾以东黑潮锋时空分布及形成机制研究

海洋锋是重要的海洋现象,具有重要的研究意义.尽管台湾以东与黑潮之间表层无明显的锋区,但在水下却常年存在较强的海洋锋,这一现象的研究至今尚少见,本研究采用再分析手段,系统分析了温度锋时空变化规律及其形成变化机制.     

吕宋岛东部海域黏土矿物组合特征及物源分析

应用X射线岩石(XRD)方法对吕宋岛附近东部海域的两个重力柱状样ph03孔和ph04孔的201个沉积物样品<2μm黏土组分进行了分析.结果表明,本研究区的黏土矿物组合特征是蒙皂石含量最高(平均50%),高岭石+绿泥石次之(平均45%),伊利石含量最低(平均5%).根据黏土矿物的矿物学特征,并结合扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱(EDS)分析,认为蒙皂石主要来源于吕宋岛弧基性火山物质的蚀变;高岭石大多结晶程度不好,主要来自吕宋岛屿;大部分的绿泥石来自附近吕宋岛的变质岩;伊利石可能主要以风尘形式从中国大陆搬运而来.     

台湾以东中尺度涡对黑潮入侵东海路径的影响

利用AVISO数据集的卫星高度计资料,分析了中国台湾以东中尺度涡的时空特征,通过具体的中尺度涡实例探讨了其对台湾以东黑潮路径的影响。研究表明气旋式中尺度涡在春夏季节的数目要少于反气旋式中尺度涡,在秋冬季节气旋式涡旋个数则多于反气旋涡;并且台东以东区域涡旋传播存在多种路径,涡旋的存在对台湾东北部黑潮入侵东海的路径具有重大影响,特别是2004年夏季台湾以东区域存在多个涡旋,相应的吕宋海峡黑潮主轴向东偏移明显,台湾东北黑潮入侵东海的路径发生了显著变化。     

台湾以东黑潮的低频变化及机制研究

本文基于AVISO（Archiving, Validation and Interpretation of Satellite Oceanographic data）1993-2015年间的海表面绝对动力高度数据,研究了台湾以东黑潮的低频变化特征,并探讨了影响其变化的机制。结果表明,台湾以东多年平均的黑潮流幅值约为136 km,表层流量值约为7.75×104 m2/s,对应的标准差分别为28 km和2.14×104 m2/s。台湾以东黑潮不仅具有显著的季节变化特征,还具有显著的年际变化特征。功率谱分析结果表明,台湾以东黑潮表层流量具有1 a和2.8 a的显著周期。空间上,台湾东南部黑潮的年际变化幅度比东北部强烈。相关性及合成分析结果表明,台湾以东黑潮的年际变化与PTO（Philippines-Taiwan Oscillation）之间存在显著的相关性。PTO年际震荡所导致的副热带逆流区反气旋式涡旋与气旋式涡旋的相对强度是影响台湾以东黑潮年际变化的主要动力因素。     

台湾以东黑潮经向热输送变异及可能的气候效应

基于日本气象厅长序列水文再分析资料,通过估算台湾以东黑潮24°N断面热输送量,分析了该断面黑潮热输送的低频变异特征,并探讨了热输送变异与我国近海海表温度异常变化以及前期(前秋、前冬和春季)和同期(夏季)热输送变异与我国夏季降水异常变化的关联性。小波分析显示,台湾以东黑潮(24°N断面)热输送异常存在着显著的准2 a周期振荡和约16 a的年代际变化,且以上显著周期主要存在于20世纪60年代中期以后,另外,台湾以东黑潮(24°N断面)热输送变异的季节差异明显;50多年来,台湾以东黑潮(24°N断面)热输送呈现出长期增强趋势,但变化幅度不大,且各季节长期趋势也有所不同。相关分析表明,台湾以东黑潮(24°N断面)热输送低频变异可能是我国东部近海SST变化的一个重要因素。另外,回归分析发现,前期及同期台湾以东黑潮(24°N断面)热输送变异对我国东部夏季降水异常变化有显著指示性,可能存在较大影响。     

台湾以东黑潮锋的中尺度过程研究

采用海洋再分析结果,研究了海洋涡旋和锋面波动对台湾以东黑潮锋的影响,结果表明,Rossby波第一斜压模态形成的冷涡(暖涡),减弱(增强)台湾以东黑潮温度锋强度,减小(加大)锋的宽度.在再分析结果中,捕获到1991年1-2月台湾以东的一次黑潮锋面波动.锋面波动的波槽(波脊)到达时,该温度锋强度减弱(增强),宽度和厚度减小...     

台湾以东黑潮锋的中尺度过程研究

采用海洋再分析结果,研究了海洋涡旋和锋面波动对台湾以东黑潮锋的影响,结果表明,Rossby波第一斜压模态形成的冷涡(暖涡),减弱(增强)台湾以东黑潮温度锋强度,减小(加大)锋的宽度.在再分析结果中,捕获到1991年1-2月台湾以东的一次黑潮锋面波动.锋面波动的波槽(波脊)到达时,该温度锋强度减弱(增强),宽度和厚度减小...     

黑潮流轴在吕宋海峡的变化分析

黑潮在流经吕宋海峡时呈现各种时间尺度的流态变化。本文基于高分辨率的区域海洋环流模式(ROMS)输出数据,分析了黑潮主流轴在吕宋海峡附近的变化特征和可能原因。研究结果表明,黑潮流轴在该区域具有明显的年际、季节和季节内变化,其中季节内变化最为强烈;在年际和季节时间尺度上,黑潮流轴在表层主要受局地风驱动的艾克曼漂流的影响,而在次表层则主要由黑潮本身的惯性决定;在季节内时间尺度上,黑潮流轴的变化主要受制于涡旋与黑潮的相互作用。     

利用高分辨率水体反射地震资料研究吕宋海峡以东黑潮区混合

混合过程是海洋中普遍存在的一种形式, 对气候变化、物质分布等起到了重要作用。地震海洋学是近十多年发展起来的一门新兴学科, 被广泛应用到物理海洋学问题的研究中, 具有高空间分辨率的突出优点。文章利用反射地震资料, 通过斜率谱方法, 分别获得了吕宋海峡以东黑潮区湍流段与内波段的耗散率及扩散率。结果显示, 在剖面深度200~800m的平均耗散率为10 ^-7.0W·kg ^-1, 平均扩散率为10 ^-3.3m ²·s ^-1, 比大洋统计均值10 ^-5.0m ²·s ^-1高约1~2个量级, 与前人在吕宋海峡的观测结果相一致。湍流段和内波段的扩散率空间分布差异较大: 湍流段扩散率高值区对应强流区域, 推测这里是中尺度涡边缘, 其次中尺度不稳定过程引起扰动增强, 进而引起湍流混合的加强; 内波段扩散率高值区出现在吕宋岛弧附近, 推测是内波遇到岛弧地形发生破碎, 进而引起强的内波混合。     

Eddy Shedding from the Kuroshio Bend at Luzon Strait

TOPEX/POSEDIENT-ERS satellite altimeter data along with the mean state from the Parallel Ocean Climate Model result have been used to investigate the variation of Kuroshio intrusion and eddy shedding at Luzon Strait during 1992–2001. The Kuroshio penetrates into the South China Sea and forms a bend. The Kuroshio bend varies with time, periodically shedding anticyclonic eddies. Criteria of eddy shedding are identified: 1) When the shedding event occurs, there are usually two centers of high Sea Surface Height (SSH) together with negative geostrophic vorticity in the Kuroshio Bend (KB) area. 2) Between the two centers of high SSH there usually exists positive geostrophic vorticity. These criteria have been used to determine the eddy shedding times and locations. The most frequent eddy shedding intervals are 70, 80 and 90 days. In both the winter and summer monsoon period, the most frequent locations are 119.5°E and 120°E, which means that the seasonal variation of eddy shedding location is unclear.     

Index of Kuroshio penetrating the Luzon Strait and its preliminary application

A method of quantifying the penetration of the Kuroshio into the Luzon Strait is improved with simulated salinity. The new method is applied in an area bounded by 0.6 correlation coefficient contour to the point of 20 N, 118 E which is determined by EOF analysis. The results suggest that the method is suitable for indicating Kuroshio’s intrusion into the South China Sea quantitatively. As an indicator, the Kuroshio penetrating the Luzon index (KLI) reveals obvious annual cycle and weak bimodality. For annual periods, indexes on the surface and subsurface which point the same events have totally opposite signs due to the winter burst of surface westward current. On long-term period, the surface and subsurface indexes have consistent signs. A subsurface index on 150 m avoiding high frequency signals from the surface can be used for indicating long-term Kuroshio intrusion variation. An anti-phase pattern in wavelet coherence map between KLI and Japan large meander index shows that the Luzon Strait is a "smoother" reducing the variability of the Kuroshio transport changes on long-term periods.     

中尺度涡旋影响吕宋海峡黑潮变异的动力机制

使用1.5层约化重力准地转模式,研究了西边界流在西边界缺口处当处于迟滞过程的临界状态时,其路径转变受中尺度涡旋影响的动力机制,初步探讨了中尺度涡旋影响西边界流在缺口处路径变化的几种形式.结果表明,气旋和反气旋中尺度涡旋都可能使西边界流产生由入侵流态到跨隙流态的转变,而只有反气旋式中尺度涡才有可能诱发西边界流由跨隙流态向入侵流态的转变.当西边界流远离其临界状态时,其路径不容易受中尺度涡旋的影响,此时跨隙的西边界流会阻挡中尺度涡旋在缺口处的向西传播,并迫使涡旋在吕宋海峡东侧向北移动.以上结果用来解释了吕宋海峡黑潮变异的某些结构特征.     

风急流对吕宋海峡黑潮路径变异的影响及其动力机制

为研究风急流对吕宋海峡处黑潮路径的影响,本文使用1.5层约化重力浅水模式,设置了与吕宋海峡跨度相接近的缺口宽度,考虑西边界流在西边界缺口处当处于迟滞过程的临界状态时,其路径受风急流影响的动力机制,并初步探讨了在实际海陆边界条件下,实际风急流对黑潮路径的影响。结果显示,理想情况下,当西边界流处在由入侵流态到跨隙流态转变的临界状态时,西风、南风以及西南风风急流可以激发西边界流由入侵流态转变为跨隙流态。当西边界流处在由跨隙流态向入侵流态转变的临界状态时,北风、东风以及东北风风急流可以激发西边界流由跨隙流态转变为入侵流态,并且在风急流消失后西边界流不能再恢复到初始流态。实际情况下,冬季风急流有利于黑潮入侵南海,夏季风急流有利于黑潮跨越吕宋海峡,这和理想情况下的模拟结果以及实际观测结果相一致,这对进一步研究南海北部的上层环流以及南海的质量、能量输送有重要意义。     

台湾岛以东涡旋及东海黑潮的变化特征

台湾岛以东海域是黑潮变异最为强烈的区域之一,副热带逆流(STCC)区产生的大量涡旋西传至此,对台湾以东的黑潮流径和流量产生较大影响。但是受观测资料限制,目前对这些涡旋的垂向结构尚不清楚。利用ARGO剖面浮标资料并结合卫星高度计资料,对台湾岛以东的涡旋垂向结构及其运动特征进行了详细的分析。通过分析表明,这些涡旋垂向尺度可以深达2 000 m,水平尺度约200 km,其表层切向速度可以达60 cm/s,与黑潮流速相当,而在1 000 m层上的平均切向流速还可达8 cm/s左右。根据高度计资料分析,这些涡旋是源自STCC区的Rossby波西传结果,其Rossby变形半径为43 km,其相速度约4.2 cm/s。另外,根据浮标观测表明,1 000 m层上东海黑潮按照流速可明显分成3个区段。     

台湾以东表面黑潮流量与涡旋场相互作用研究

本文基于法国空间局AVISO中心提供的1993年~2015年的卫星遥感海面高度和海表流场逐日资料,分析了台湾以东表面黑潮流量及其邻近海域的涡旋场（海面高度异常）,得到了台湾以东表面黑潮流量和涡旋场的四个主要周期,并研究了不同对应周期的黑潮表面流量及其邻近涡旋场之间的相互作用关系。论文主要结论如下：（1）基于小波分析法,分析了台湾以东表面黑潮流量及其邻近的涡旋场,发现两者都具有明显的季节、年和年际变化周期。对于表面黑潮流量,除了具有182天（0.5年）和365天（1年）的显著周期外,还存在860天（2.35年）和2472天（6.8年）左右的较为明显的周期。涡旋场也相应地存在200天（0.55年）、374天（1年）、889天（2.43年）和2374天（6.5年）四个较明显的周期,但在不同的纬度存在一定差异;（2）基于相关分析和因果分析法,分析了以上四个周期内表面黑潮流量及其邻近涡旋场的相关性,揭示了黑潮与涡旋在不同周期区间、不同纬度相互影响关系的差异。     

The Kuroshio east of Taiwan and the currents east of the Ryūkūy-guntōduring October of 1995

On the basis of hydrographic data obtained during two October cruises of 1995, a modified inverse method is used to compute the Kuroshio east of Taiwan and the currents east of the Ryukyu-gunto.The net northward volume transport(VT) of the Kuroshio through Section TK₂-K₂ southeast of Taiwan is about 57.8×10⁶ m³/s.There are four current cores of the Kuroshio at Section TK₂-K₂.Its main core is near the south of Taiwan, and its maximum speed is about 257 cm/s at the surface.After the Kuroshio flows through Section TK₂-K₂, there are three branches of the Kuroshio.The main branch of the Kuroshio flows northward into Section TKa east of Su''ao.The second branch of the Kuroshio flows northward through Section TKa and then enters the East China Sea through the region between Yonakunijima and Iriomote-shima.The net northward VT of the Kuroshio through Section TK4 is about 21.6×10⁶ m³/s.The eastern branch of the Kuroshio flows northeastward through the region between a stronger cyclonic eddy and a recirculating anticyclonic gyre, and then flows continuously northeastward to the region east of the Ryūkyū-guntō and becomes a part of the origin of the western boundary current east of the Ryūkyū-guntō.Another part of the origin of the western boundary current east of the Ryūkyū-guntō comes from a recirculating anticyclonic gyre.From the above, in the regions east of Taiwan end east of the Ryūkyū-guntō the pattern of circulation during October of 1995 differs from the pattern of circulation during early summer of 1985.There are several eddies of different scales in this computational region.For example, there is a meso-scale stronger cyclonic eddy whose center is located at about 23°N, 124°20''E.